CN103545547A - 锂离子电池 - Google Patents

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杨佳星
宋泽斌
杨雪峰
黄贱兰
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Abstract

本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及锂离子电池。本发明提供的锂离子电池，所述正极材料各组份重量百分比为：55%～65%的三元材料、28%～35%的锰酸锂、3%～4%的聚偏氟乙烯、4%～6%的导电剂；所述负极材料各组份重量百分比为：94%～96%的石墨、2.5%～3%的水性粘结剂、0.5%～1%的羧甲基纤维素钠、1%～2%的丁苯橡胶粘结剂；所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0～8.6mS/cm，色度小于等于8APHA，游离酸以HF计为12～20PPM，水分小于等于6PPM。通过优化电解液，调整正极材料、负极材料的组分及含量，在保障锂电池循环使用寿命及安全性能的同时，改善锂电池低温放电性能，拓宽了锂电池的应用范围。

Description

锂离子电池
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及锂离子电池。
背景技术
随着锂离子蓄电池在便携电器领域应用的发展，使锂离子蓄电池的技术越来越成熟，应用越来越广泛。目前，锂离子蓄电池技术正朝着电动自行车蓄电池、电动摩托车蓄电池、混合动力汽车蓄电池等大型蓄电池方向迅速发展，近几年开发的大容量锂离子蓄电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为未来电动汽车的主要动力电源之一，但目前锂离子蓄电池的低温下并不能维持常温条件下的工作性能，温度越低，放电容量及电压平台也明显下降，抑制了其在低温领域的发展。
发明内容
本发明提供的锂离子电池，旨在克服现有技术中锂离子蓄电池在低温工作条件下不能维持常温状态下工作性能的不足。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解液，
所述正极材料各组份重量百分比为：55%～65%的三元材料、28%～35%的锰酸锂、3%～4%的聚偏氟乙烯、4%～6%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：94%～96%的石墨、2.5%～3%的水性粘结剂、0.5%～1%的羧甲基纤维素钠、1%～2%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0～8.6mS/cm，色度小于等于8APHA，游离酸以HF计为12～20PPM，水分小于等于6PPM。
作为优选，所述正极材料各组份重量百分比为：65%的三元材料、28%的锰酸锂、3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：96%的石墨、2.5%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0mS/cm，色度为8APHA，游离酸以HF计为12PPM，水分为6PPM，该组份、含量的蓄电池，在具体使用过程中，低温工作条件下能保证良好的工作性能，加宽了锂电池的使用范围。
作为优选，所述正极材料各组份重量百分比为：58%的三元材料、35%的锰酸锂、3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：96%的石墨、2.5%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.3mS/cm，色度为5APHA，游离酸以HF计为18.6PPM，水分为4PPM，该组份、含量的蓄电池，在具体使用过程中，在保证低温工作条件下具有良好工作性能的同时具有低廉的造价，降低了锂电池的制造成本。
作为优选，所述三元材料为镍钴锰酸锂材料，重量比为5：2：3，通过采用该材料及配比的三元材料，提高了锂电池的质量。
作为优选，所述导电剂为导电炭黑或导电石墨，采用导电效果好的导电炭黑或导电石墨作为导电剂，提高了锂电池的质量。
作为优选，所述水性粘结剂为LA133，主链为-[-R1-R2-CH2-CH(CN)]n-的共聚物，通过采用该水性粘结剂，提高了锂电池的质量。
本发明提供的锂离子电池，具有如下优点：通过优化电解液，调整正极材料、负极材料的组分及含量，在保障锂电池循环使用寿命及安全性能的同时，增大了低温条件下锂电池工作的放电容量及电压平台，降低了制造成本，优化了电解液与锂电池正、负极电极的相容性，促进了电极/电解液界面的电荷传递过程，改善锂电池低温放电性能，拓宽了锂电池的应用范围。
具体实施方式
本发明中的低温温度范围为0～-20摄氏度；正极三元材料为镍钴锰酸锂材料，比例为5：2：3；导电剂为：导电炭黑、导电石墨；水性粘结剂为：LA133，主链为-[-R1-R2-CH2-CH(CN)]n-的共聚物；下面通过实施例对本发明作详细说明：
实施例一
锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解液，所述正极材料各组份重量百分比为：65%的三元材料、28%的锰酸锂、3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：96%的石墨、2.5%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0mS/cm，色度为8APHA，游离酸以HF计为12PPM，水分为6PPM。
本实施例制得的锂电池，经过活化及化成后，通过以下方法进行测试：
（1）0.2C恒流恒压充电至4.2V；
（2）分别在-10℃、-20℃下搁置5h；
（3）0.5C放电到3.0V，记录放电容量及中值电压。
通过上述方法对本实施例制得的蓄电池进行测试，制得下表：
Figure BDA0000397864740000031
结合上表与现有技术对比可知，本实施例中的各项性能指标明显优于现有技术，提高了锂电池在低温条件下的工作性能，加宽了锂电池的使用范围。
实施例二
锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解液，所述正极材料各组份重量百分比为：58%的三元材料、35%的锰酸锂、3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：96%的石墨、2.5%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.3mS/cm，色度为5APHA，游离酸以HF计为18.6PPM，水分为4PPM。
本实施例制得的锂电池，经过活化及化成后，通过以下方法进行测试：
（1）0.2C恒流恒压充电至4.2V；
（2）分别在-10℃、-20℃下搁置5h；
（3）0.5C放电到3.0V，记录放电容量及中值电压。
通过上述方法对本实施例制得的蓄电池进行测试，制得下表：
Figure BDA0000397864740000041
结合上表与现有技术对比可知，本实施例中的各项性能指标明显优于现有技术，提高了锂电池在低温条件下的工作性能，加宽了锂电池的使用范围，并具有低廉的制造成本。
实施例三
锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解液，所述正极材料各组份重量百分比为：60%的三元材料、32%的锰酸锂、3.5%的聚偏氟乙烯、4.5%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：95%的石墨、3%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1.5%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0mS/cm，色度小于等于2APHA，游离酸以HF计为12PPM，水分为1PPM。
本实施例制得的锂电池，经过活化及化成后，通过以下方法进行测试：
（1）0.2C恒流恒压充电至4.2V；
（2）分别在-10℃、-20℃下搁置5h；
（3）0.5C放电到3.0V，记录放电容量及中值电压。
通过上述方法对本实施例制得的蓄电池进行测试，制得下表：
Figure BDA0000397864740000051
结合上表与现有技术对比可知，本实施例中的各项性能指标明显优于现有技术，提高了锂电池在低温条件下的工作性能，加宽了锂电池的使用范围。
以上仅为本发明的优选实施方式，旨在体现本发明的突出技术效果和优势，并非是对本发明的技术方案的限制。本领域技术人员应当了解的是，一切基于本发明技术内容所做出的修改、变化或者替代技术特征，皆应涵盖于本发明所附权利要求主张的技术范畴内。

Claims (6)

1.锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解液，其特征在于：
所述正极材料各组份重量百分比为：55%～65%的三元材料、28%～35%的锰酸锂、3%～4%的聚偏氟乙烯、4%～6%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：94%～96%的石墨、2.5%～3%的水性粘结剂、0.5%～1%的羧甲基纤维素钠、1%～2%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0～8.6mS/cm，色度小于等于8APHA，游离酸以HF计为12～20PPM，水分小于等于6PPM。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：
所述正极材料各组份重量百分比为：65%的三元材料、28%的锰酸锂、3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：96%的石墨、2.5%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.0mS/cm，色度为8APHA，游离酸以HF计为12PPM，水分为6PPM。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：
所述正极材料各组份重量百分比为：58%的三元材料、35%的锰酸锂、3%的聚偏氟乙烯、4%的导电剂；
所述负极材料各组份重量百分比为：96%的石墨、2.5%的水性粘结剂、0.5%的羧甲基纤维素钠、1%的丁苯橡胶粘结剂；
所述电解液在25摄氏度条下密度为1.18g/cm3，在25摄氏度条下电导率为8.3mS/cm，色度为5APHA，游离酸以HF计为18.6PPM，水分为4PPM。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的锂离子电池，其特征在于：所述三元材料为镍钴锰酸锂材料，重量比为5：2：3。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的锂离子电池，其特征在于：所述导电剂为导电炭黑或导电石墨。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的锂离子电池，其特征在于：所述水性粘结剂为LA133，主链为-[-R1-R2-CH2-CH(CN)]n-的共聚物。
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